FYSA2001 Moderni fysiikka, osa A (5-6 op)

Arvosteluasteikko
0-5
Opetuskieli/-kielet
suomi

Osaamistavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa tunnistaa klassisen fysiikan rajoitukset sekä kertoa keskeiset kokeet, joiden kautta aalto-hiukkas-dualismi löydettiin. Hän osaa määritellä de Broglien aallonpituuden ja epätarkkuusperiaatteen sekä muodostaa ja yksinkertaisissa tapauksissa ratkaista Schrödingerin yhtälön. Opiskelija osaa selittää Rutherfordin-Bohrin atomimallin ja siihen johtaneet keskeiset kokeet sekä kertoa kuinka vetyatomin rakenne ja spektri seuraavat Schrödingerin yhtälöstä. Hän osaa selittää energian ja pyörimismäärän kvantittumisen, nimetä Zeemanin ilmiön ja hienorakenteen liittyen elektronin spiniin sekä selittää kuinka useamman elektronin atomien elektroniset tilat täyttyvät. Hän osaa nimetä molekyylien sidostyypit ja selittää molekyylisidoksen muodostumisen. Hän osaa selittää Bose-Einstein- ja Fermi-Dirac-statistiikat. Lisäksi hän osaa kuvata kiinteän aineen kiderakenteen ja määritellä elektronirakenteen peruskäsitteet sekä selittää, miksi materiaalit ovat johteita, eristeitä, puolijohteita tai suprajohteita.

Suoritustavat

Oppimistehtävät, laboratoriotyöt, perinteinen tentti.

³§¾±²õä±ô³Ùö

Kvanttifysiikan perusteita; aalto-hiukkas-dualismi; Schrödingerin yhtälö ja kvantittuminen; hiukkanen laatikossa ja harmoninen värähtelijä; vetyatomi sekä useamman elektronin atomit ja Paulin kieltosääntö; molekyylien rakenne, sidokset ja spektrit; kiinteän aineen rakenne sekä eristeet, johteet ja puolijohteet; sovelluksia: materiaalifysiikka ja nanotiede.

³¢¾±²õä³Ù¾±±ð»å´Ç³Ù

Ajankohta syksyn 1. periodi; Nanotieteiden koulutusohjelmassa fysiikan perusopintokokonaisuuteen sivuaineena sisällytettynä opintojakso suoritetaan 5 op laajuisena ilman laboratoriotöitä.

Oppimateriaalit

Kurssin laboratoriotöiden työohjeet.

Kirjallisuus

ISBN-numero Tekijä, julkaisuvuosi, teoksen nimi, julkaisija
978-1-118-32464-6 Kenneth S. Krane. Modern Physics. 3. painos. ISBN: 978-1-118-32464-6. Wiley, 2012.

Arviointiperusteet

Opintojakson hyväksyttyyn suorittamiseen vaaditaan, että opiskelija saa vähintään opettajan määräämän hyväksymispisterajan mukaisen kokonaispistemäärän arvioinninkohteista (oppimistehtävät, laboratoriotyöt, perinteinen tentti). Opettaja päättää arvioinninkohteiden osuudet opintojakson kokonaispisteistä.

Esitietovaatimukset

Fysiikan perusopinnot (FYSP1010-1050).